Курсовая работа: Электроснабжение горно-обогатительного комбината

Курсовой проект разработал: Казаковцев Н. Ю.

Министерство образования Российской Федерации

Нижнетагильский горно-металлургический колледж имени Е.А. и М.Е. Черепановых

20.04.2003 г.

Расчет эл.нагрузок. Выбор схемы эл.снабжения. Компенсация реактивной мощности. Выбор силовых трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания . Расчет и выбор питающей линии. Выбор оборудования.

Введение

Цель курсового проекта: научится работать со справочной литературой, произвести расчет схемы электроснабжения горно-обогатительного комбината.

Наиболее крупные энергосберегающие мероприятия в горно-обогатительной промышленности реализуются на базе использования попутных продуктов и отходов производства. Так же предусматривается обеспечить энергосбережение за счет разработки и внедрения, прогрессивных особо малоотходных разработок.

Роль электроэнергии, надежного энергоснабжения для работы промышленного предприятия? Наличие достаточного количества энергии и ее видов, решение проблем ее рационального использования определяют в конечном итоге экономический рост, ее национальную безопасность. В этих условиях необходим постоянный пересмотр отношения к потреблению топлива и энергии с особым акцентом на энергосбережение – систему знаний, через которую за счет улучшения эффективности использования энергии достигается сокращение расходной части энергетического баланса.

1.Расчет электрических нагрузок

Строим суточный график активной нагрузки:

Определяем полную максимальную мощность:

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (1.1)

Где PЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината - максимальная нагрузка; cosЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината - коэффициент мощности

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 16.2/0.83 =19518 кВ*А

Определяем максимальную реактивную мощность:

QЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината* sinЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината (1.2)

Электроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината24часа

Где SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината - полная максимальная мощность

sinЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (1.3)

sinЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= Электроснабжение горно-обогатительного комбината=0,56

QЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 19518*0,56=10930 квар

1.4 Определяем расход активной энергии за сутки по площади графика активной нагрузки:

WЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината*t (1.4)

Где Электроснабжение горно-обогатительного комбината*t –произведение значений активной мощности за сутки

WЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=14.7*7+16.2*4+14.2*4+15.2*3+14.9*2+13.2*4=352.7 МВт*час

1.5 Определяем среднюю активную мощность за сутки:

PЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (1.5)

Где WЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината - расход активной энергии за сутки

PЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 352,7/ 24 = 14,7 мВт

1.6 Определяем коэффициент заполнения графика:

KЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (1.6)

Где PЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината - средняя активная мощность за сутки; PЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината - максимальная нагрузка

KЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=14,7/16,2= 0,9

1.7 Определяем расход активной энергии за год:

WЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= WЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината* 365 (1,7)

WЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=352,7*365=128735,5мВт*час

1.8 Определяем время использования максимума:

TЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (1.8)

TЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=128735.5/16.2=7946.6 час

1.9 Определяем время потерь при TЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=7946,6 час, cosЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=0,83

Электроснабжение горно-обогатительного комбината= 7250 час – согласно графика для определения потерь

1.10 Строим годовой график расхода эл. энергии:

Электроснабжение горно-обогатительного комбината

Электроснабжение горно-обогатительного комбината

8760 часов в год

2.Выбор схемы эл.снабжения

Для питания горно-обогатительного комбината с максимальной нагрузкой 19.5 МВ*А принимаем глубокий ввод – это подвод эл.энергии высокого напряжения как можно ближе к потребителю при этом достигается экономия капитальных вложений до 20% и снижается потеря эл.энергии до 10%, уменьшаются токи короткого замыкания и повышается надежность эл.снабжения. Для питания ввода выбираем две воздушные линии электропередач, так как они дешевле кабельных линий, удобны для осмотра и ремонта. Система шин РУ вторичного напряжения 10 кВ одинарная, секционированная по числу силовых трансформаторов. Для обеспечения надежности схемы эл.снабжения принимаем схему с двумя трансформаторами, так как в случае аварии или ремонта на одном из трансформаторов потребители будут получать питание от оставшегося в работе трансформатора. Так же для обеспечения надежности схемы электроснабжения принимаем схему с выключателями на стороне высшего напряжения с двумя перемычками. Перемычки обеспечивают гибкость и надежность схемы электроснабжения. В случае аварии на одной из Л.Э.П. ее отключают с двух сторон, замыкают соответствующие перемычки и тогда трансформаторы получают питание по оставшейся в работе Л.Э.П. В результате включения перемычек потребители бесперебойно получают электроэнергию. Мощность трансформаторов и сечение проводов выбирают так, чтобы в нормальном режиме работы они были загружены на 80 - 90%, а при возможном отключении одной из линии или трансформатора, оставшиеся в работе, хотя и с допустимой перегрузкой обеспечивали бесперебойную работу предприятия. На вводе установлены: разьеденитель, выключатель, вентильные разрядники, заземляющие разьеденители и выключатели перемычек. Режим работы линии и трансформаторов раздельный и соответственно характер резерва будет неявный. Согласно произведенному выбору схемы электроснабжения строим данную схему.

Схема ГПП представлена на рисунке 2.1.

Для повышения cosЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатагорно-обогатительного комбината с cosЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината =0,83 до cosЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=0,95 необходимо выбрать компенсирующее устройство.

3.1 Определяем мощность компенсирующего устройства:

QЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=PЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината*(tgЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината- tgЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината) (3.1)

tgЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 0,6 при cosЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината =0,83

tgЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината = 0,3 при cosЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=0,95 – требуемый cosЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината.

QЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 16200* (0,6-0,3) = 4860 квар

Где QЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината- мощность компенсирующего устройства

3.2 Принимаем конденсаторную батарею типа УК-10Н-1800П в количестве трех штук мощность батареи 1800 квар и суммарной мощностью 5400 квар.

3. Компенсация реактивной мощности

3.3 Рассчитываем значение полной мощности, после установки компенсирующего устройства (конденсаторной батареи):

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината’ = Электроснабжение горно-обогатительного комбината (3.2)

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината’ = Электроснабжение горно-обогатительного комбината=17118 кВ*А

Электроснабжение горно-обогатительного комбината

Рис.2.1 Принципиальная схема ГПП

3.4 Определяем cosЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината после установки батареи конденсаторов:

cosЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= Электроснабжение горно-обогатительного комбината (3.3)

cosЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 16200/17118 = 0,95

Мощность конденсаторов в одном элементе составляет 25-100 квар. Обычно включаются в сеть трехфазного тока по схеме треугольника.

Достоинства:

- малые потери активной мощности (0,0025-0,005 кВт/квар);

- простота эксплуатации (нет вращающихся частей);

- простота производства монтажных работ (малая масса, не требуется фундамент);

- для установки конденсаторов можно использовать любое сухое помещение.

Недостатки:

- мощность батареи пропорциональна квадрату напряжения. Эта зависимость неблагоприятна, так как при понижении напряжения в сети потребность в реактивной мощности увеличивается, что отрицательно сказывается на устойчивости энергосистемы;

- чувствительность к искажениям питающего напряжения;

- недостаточная прочность, особенно при К.З. и перенапряжениях;

- пожароопасность, наличие остаточного заряда

4.Выбор силовых трансформаторов

Количество трансформаторов на подстанции и их мощность должны удовлетворять условию надежности электроснабжения, минимальным капитальным затратам и наиболее экономичному режиму загрузки трансформатора. Для потребителей первой и второй категории наибольшее распространение получили двухтрансформаторные подстанции с неявным резервом и раздельной работой трансформаторов.

Мощность трансформаторов выбирается так, чтобы в нормальном режиме трансформаторы имели загрузку, при которой потери минимальны. При этом капитальные затраты должны быть минимальными, а при выходе одного из трансформаторов из строя второй обеспечил бы нормальную работу потребителей при условии перегрузки его в пределах, допускаемых ПУЭ. При неравномерном графике нагрузки допускается перегрузка трансформаторов в часы максимума, но не более величины, определяемой по “Кривым кратностей допустимых перегрузок силовых трансформаторов“ ([7], рис.3, стр.9). В послеаварийном периоде допускается перегрузка трансформатора на 40% на время максимумов общей суточной продолжительностью не более 6 часов в сутки в течение не более 5 суток. При этом коэффициент заполнения суточного графика нагрузки трансформатора в условиях его перегрузки должен быть не более 0,75.

4.1 С учетом категории потребителей намечаем ГПП горно-обогатительного комбината с двумя трансформаторами.

4.2 При КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 0,9 n =4 часа определяем коэффициент допустимой систематической перегрузки трансформаторов по «Кривым кратностей допустимых перегрузок силовых трансформаторов» ([7], рис.3, стр.9):

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 1,04

Где КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината- коэффициент заполнения графика, n – продолжительность работы с максимальной нагрузкой в сутки, КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината - коэффициент допустимой перегрузки трансформатора.

4.3 Намечаем два возможных варианта мощности трансформаторов:

Вариант 1: Два трансформатора мощностью по 10 МВ*А

4.3.1 Находим коэффициент загрузки трансформатора в часы максимума:

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (4.1)

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=17.1/2*10=0.85

Где Электроснабжение горно-обогатительного комбината - номинальная мощность трансформатора, Электроснабжение горно-обогатительного комбината - значение полной мощности, после установки компенсирующего устройства.

Вариант 2: Два трансформатора мощностью по 16 МВ*А

4.3.2 Находим коэффициент загрузки трансформатора в часы максимума:

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=17,1/2*16=0,53

4.4 Оба варианта приемлемы при максимальной загрузке трансформаторов так как:

Вариант 1: КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=0,85 Электроснабжение горно-обогатительного комбината 1,04= КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината

Вариант 2: КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=0,53 Электроснабжение горно-обогатительного комбината 1,04= КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината

4.5 Определяем допустимую перегрузку в послеаварийном режиме работы:

Вариант 1: 1,4*10=14 МВ*А Электроснабжение горно-обогатительного комбината 0,1*17,1=1,71 МВ*А

Вариант 2: 1,4*16=22,4 МВ*А Электроснабжение горно-обогатительного комбината 0,1*17,1=1,71 МВ*А

Оба варианта обеспечивают надежное электроснабжение, как в нормальном так и в послеаварийном режимах работы. табл.4.1

Вар. тип

UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината

кВ

UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината

кВ

Электроснабжение горно-обогатительного комбината

Электроснабжение горно-обогатительного комбината

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината

%

UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината

%

Цена

руб.

1 ТДН 10000/110 115 11 15 58 0,75 10,5 36500
2 ТДН 16000/110 115 11 19 85 0,7 10,5 42000

 4.6 Определяем капитальные затраты:

Вариант 1: 36500*2=73000 руб.

Вариант 2: 42000*2=84000 руб.

4.7 Определяем стоимость потерь электрической энергии в год:

СЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината*n(Электроснабжение горно-обогатительного комбината+KЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината)T+ СЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината*n* КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината(Электроснабжение горно-обогатительного комбината+ KЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината)*Электроснабжение горно-обогатительного комбината (4.2)

Вариант 1:

 СЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=2,05*10Электроснабжение горно-обогатительного комбината*4(15+0,08Электроснабжение горно-обогатительного комбината)8760+2,05*10Электроснабжение горно-обогатительного комбината*0,85Электроснабжение горно-обогатительного комбината(58+0,08Электроснабжение горно-обогатительного комбината)* 7250=26,31 тыс. руб.

Вариант 2:

СЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=2,05*10Электроснабжение горно-обогатительного комбината*4(19+0,08Электроснабжение горно-обогатительного комбината)8760+2,05*10Электроснабжение горно-обогатительного комбината*0,53Электроснабжение горно-обогатительного комбината(58+0,08Электроснабжение горно-обогатительного комбината)* 7250=28,17 тыс. руб.

4.8 Определяем амортизационные отчисления:

CЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=0.063*K (4.3)

Где K – капитальные затраты на трансформатор,

0,063 - амортизационные отчисления на оборудование подстанций (6,3%)

Вариант 1: CЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=0.063*73=4.6 тыс. руб.

Вариант 2: CЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=0.063*84=5,3 тыс. руб.

4.9 Определяем общие эксплутационные расходы:

СЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= СЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината+ CЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината (4.4)

Где CЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината- амортизационные отчисления, СЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината- стоимость потерь электрической энергии в год.

Вариант 1: СЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=26,31+4,6=30,9 тыс. руб.

Вариант 2: СЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=28,17+5,3=33,5 тыс. руб.

табл.4.2

вариант

мощность

МВ*А

капитальные затраты тыс. руб. эксплутационные расходы тыс. руб.
1 2*10 73 30,9
2 2*16 84 33,5

Очевидно преимущество Варианта 1 так как его стоимость меньше и эксплутационные расходы тоже меньше чем у Варианта 2. Исходя из этого, принимаем Вариант 1 – ТДН-10000/110 – трансформатор трехфазный, принудительной циркуляции воздуха, естественной циркуляции масла, номинальной мощностью 10000 кВ*А, номинальным напряжением обмотки высшего напряжения 110 кВ.

5.Расчет токов короткого замыкания

5.1 Составляем схему согласно задания для расчета токов короткого замыкания:

115 кВ

L=8.3 км

XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=0.4 Ом/км

115 кВ

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=10МВ*А

UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 10.5%

10.5 кВ

Электроснабжение горно-обогатительного комбината5.2 Составляем схему замещения, линии и трансформаторы работают раздельно:

5.3 Принимаем: SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината = 100 МВ*А; UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 115 кВ; UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 10.5 кВ.

5.4 Определяем базисные токи:

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= Электроснабжение горно-обогатительного комбината (5.1)

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= Электроснабжение горно-обогатительного комбината=0,5 кА

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= Электроснабжение горно-обогатительного комбината 

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= Электроснабжение горно-обогатительного комбината=5,5 кА

Электроснабжение горно-обогатительного комбината

5.5 Определяем относительные базисные сопротивления элементов схемы:

системы XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= Электроснабжение горно-обогатительного комбината (5.2)

XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=0.09

линии XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (5.3)

XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=0,03

трансформатора XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (5.4)

XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=1,05

5.6 Определяем результирующее сопротивление:

XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината+ XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината (5.5)

XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=0,09+0,03=0,12

X Электроснабжение горно-обогатительного комбината= XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината+ XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината (5.6)

X Электроснабжение горно-обогатительного комбината=0,12+1,05=1,17

5.7 Определяем токи и мощность короткого замыкания для точки КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината:

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (5.7)

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=4.2 кА

iЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=2.55* IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината (5.8)

iЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=2.55*4.2=10.7 кА

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината* UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината* IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината (5.9)

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината*115*4,2=836 МВ*А

5.8 Определяем токи и мощность короткого замыкания для точки КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината:

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (5.10)

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=4.7 кА

iЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=2.55*4.7=12 кА

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината* UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината* IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината (5.11)

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината*10,5*4,7=86 МВ*А

5.9 Полученные данные расчетов сводим в таблицу:

табл.5.1

расч. точка

XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината кА

iЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината кА

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаМВ*А

К1 0,12 4,2 10,7 836
К2 1,17 4,7 12 86

6.Расчет и выбор питающей линии

6.1 Выбираем провод марки АС. Определяем ток линии в нормальном режиме при максимальной нагрузке:

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (6.1)

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=45 А

6.2 Определяем экономически наивыгоднейшее сечение:

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината =Электроснабжение горно-обогатительного комбината (6.2)

Где Электроснабжение горно-обогатительного комбината= 1.0 – по справочнику

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=45 ммЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината

6.3 Выбираем провод АС-16. По условию нагрева длительным током провод АС-16 удовлетворяет, так как IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=105 A > 2*45А.

Условию минимальных потерь на корону провод АС-16 не удовлетворяет, так как минимально допустимое сечение проводов воздушных линий по условиям коронирования 70ммЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината.

Согласно условиям коронирования принимаем провод марки АС-70.

6.4 Определяем продольную составляющую падения напряжения:

Электроснабжение горно-обогатительного комбината =Электроснабжение горно-обогатительного комбината (6.3)

Где X=XЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината*L – индуктивное сопротивление линии (Ом); R=rЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината*L – активное сопротивление линии (Ом).

Q=QЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината - QЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината (6.4)

Q=10900-4860=6040 квар

Электроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=732 В

6.5 Определяем поперечную составляющую падения напряжения:

Электроснабжение горно-обогатительного комбината (6.5)

Электроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=284 В

6.6 Определяем падение напряжения:

Электроснабжение горно-обогатительного комбината (6.6)

Электроснабжение горно-обогатительного комбината=785.2 В – что составляетЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината = 0.7%

Выбранное сечение удовлетворяет условию Электроснабжение горно-обогатительного комбината=0,7% Электроснабжение горно-обогатительного комбината=5% , даже при аварийном режиме.

7.Выбор оборудования

7.1 Выбираем выключатель типа МКП-110Б-630-20У1 – масляный, камерный, подстанционный, категория изоляции Б, на номинальное напряжение 110 кВ, на 630 А, ток отключения 20 кА, для умеренного климата.

7.2 Составляем сравнительную таблицу расчетных и каталожных данных, которые должны быть выше соответствующих расчетных данных.

табл.7.1

Расчетные данные Каталожные данные

 IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 45 А

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 630 А

UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 110 кВ

UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 110 кВ

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 4.2 кА

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 20 кА

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 836 МВ*А

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 3979 МВ*А

iЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината = 10.7 кА

iЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 52 кА

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 1.028 кА

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 20 кА

 

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= Электроснабжение горно-обогатительного комбината (7.1)

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината= 3976 МВ*А

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината (7.2)

Где tЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=0.1 сек, tb = 0.08 сек.

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=4,2Электроснабжение горно-обогатительного комбината=1,028 кА

Принимаем выбранный выключатель, так как расчетные данные не превышают каталожных.

7.3 Выбираем разьеденитель марки РНД(3)-110(Б)(У)/1000 У1(УХЛ) – наружной установки, двухколонковый с заземляющими ножами, с усиленной изоляцией, с механической блокировкой главных и заземляющих ножей. Устанавливается на U=110 кВ и номинальный ток 1000 А в районах с умеренным климатом на открытом воздухе.

7.4 Составляем сравнительную таблицу расчетных и каталожных данных:

табл.7.2

Расчетные данные Каталожные данные

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 45 А

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 1000 А

UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 110 кВ

UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 110 кВ

iЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 10.7 кА

iЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 80 кА

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=1.028 кА

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 31,5 кА

 Принимаем выбранный разъединитель, так как расчетные данные не превышают каталожных.

7.5 Выбираем трансформатор тока типа ТФЗМ-110Б-1У11 – с фарфоровой изоляцией и звеньевой обмоткой, маслонаполненный, на 110 кВ с изоляцией категории Б. Для районов с умеренным климатом, для работы на открытом воздухе.

7.6 Составляем сравнительную таблицу расчетных и каталожных данных:

табл.7.3

Расчетные данные Каталожные данные

UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 110 кВ

UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 110 кВ

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 45 А

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 100 А

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=76

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=149

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=30

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=57

 КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (7.3)

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (7.4)

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=30

расчетные данные.

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=76

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=57

каталожные данные.

КЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=149

Принимаем выбранный трансформатор тока, так как расчетные данные не превышают каталожных.

7.7 Трансформатор напряжения выбираем по номинальному напряжению UЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 110 кВ. Принимаем трансформатор напряжения типа НКФ-110-57У1 – каскадный, в фарфоровой покрышке на напряжение 110 кВ для работы в районах с умеренным климатом 1957 года разработки.

7.8 Вентильный разрядник выбирается по номинальному напряжению, принимаем разрядник вентильный станционный на номинальное напряжение 110 кВ марки РВС-110.

8.Выбор шин

8.1 Определяем расчетный ток при максимальной нагрузке в послеаварийном режиме работы:

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (8.1)

IЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=988.4 А

8.2 По справочнику выбираем алюминиевые шины марки АТ с размером полосы 60*8 мм, сечением 480 ммЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината, с допустимым током 1025 А. Полоса установлена на ребро, расстояние между опорными изоляторами L=900 мм, расстояние между фазами a=260 мм.

Электроснабжение горно-обогатительного комбинатарис.8.1 расположение полос на изоляторах.

8.3 Проверяем шины на динамическую устойчивость к действию токов короткого замыкания:

8.3.1 Находим усилие действующее между фазами, при трехфазном коротком замыкании:

F = 1.76*iЭлектроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината (8.2)

F = 1.76*12Электроснабжение горно-обогатительного комбинатаЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината= 87.7 Н

8.3.2 Определяем механическое напряжение в шинах:

Электроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (8.3)

Где W – момент сопротивления шин

W=0.17*bЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината*h (8.4)

W = 1.76*0.8Электроснабжение горно-обогатительного комбината*6=0.65 смЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината

Электроснабжение горно-обогатительного комбината=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=9.5 мПа

Шины сечением 60*8 удовлетворяют условию динамической устойчивости, так как

Электроснабжение горно-обогатительного комбината=9,5 мПа Электроснабжение горно-обогатительного комбината= 65 мПа Электроснабжение горно-обогатительного комбината= 65 мПа

8.4 Проверяем шины на термическую устойчивость при протекании по ним токов короткого замыкания:

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=b*h (8.5)

SЭлектроснабжение горно-обогатительного комбината=8*60=480 мм2

Sмин=Электроснабжение горно-обогатительного комбината (8.6)

Где С =91 А*с – по табл. 36

Sмин=Электроснабжение горно-обогатительного комбината=24,3 мм2

Выбранные шины удовлетворяют условию термической устойчивости к токам короткого замыкания исходя из:

Sмин = 24,3 мм2 < Sрасч = 480 мм2

8.5 Принимаем выбранные шины марки АТ 60*8, сечением 480 мм2 и Iдоп= 1025 А.

9.Релейная защита

Проектируемое предприятие содержит 15% потребителей первой категории, поэтому принимаем в качестве источника оперативного тока переменный ток.

Релейная защита трансформаторов устанавливается от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы: междуфазные короткие замыкания в обмотках и на выводах, внутренних повреждений, замыканий на землю, перегрузок.

Защита от перегрузок выполняется действующей на сигнал посредством токового реле. Токовое реле устанавливают в одной фазе, поскольку перегрузка трансформатора возникает одновременно во всех трех фазах. Газовая защита применяется в качестве весьма чувствительной защиты от внутренних повреждений трансформатора. Повреждения трансформатора, возникающие внутри его, сопровождаются электрической дугой или нагревом деталей, что приводит к разложению масла и изоляционных материалов и образованию летучих газов. Эти признаки используются для выполнения специальной защиты, при помощи газового реле, реагирующего на появление газов и движение масла. Схема соединения трансформаторов тока и реле максимальной защиты обеспечивает защиту от всех видов короткого замыкания.

Пользуясь справочником ( [2] стр. 376 – 382 ) принимаем схему защиты на переменном оперативном токе с реле прямого действия для трансформаторов 110/10 кВ. Схема защиты приведена на рис.9.1

Данная схема содержит: (1) – отделитель, (2) – короткозамыкатель с пружинным приводом, (3) – выключатель на стороне низшего напряжения с дистанционным приводом, (4) – встроенный трансформатор тока на стороне высшего напряжения (для надежности работы реле прямого действия трансформаторы тока соединены по два на фазу); (5) – трансформаторы тока, (6) – реле типа ИТ (защита от перегрузки), (7) – реле газовое, (8) – реле промежуточное типа РП, (9,10) – реле типа ЭС, (11) – переключающее устройство типа НКР; (7 – 11) – газовая защита, выполненная с самоудерживанием выходного промежуточного реле для обеспечения надежного отключения трансформатора при кратковременном замыкании контактов газового реле, снятие самоудерживания осуществляется блок – контактами короткозамыкателя; (12 – 15) реле типа РТВ; (12,13) – максимальная токовая защита со стороны низшего напряжения; (16,17) – катушка отключения, (18) – добавочное сопротивление.

Токовая отсечка из-за ограничения числа реле прямого действия, встроенных в привод, для трансформатора не предусмотрена: для быстрого отключения повреждений в трансформаторе предусматривается газовая защита.

Рис.9.1 Схема релейной защиты:

Электроснабжение горно-обогатительного комбината

10. Автоматика электроснабжения

Рассмотрим на примере автоматического включения межсекционного выключателя с низкой стороны силовых трансформаторов двухтрансформаторной ГПП.

Под резервным источником питания подразумевают один из силовых трансформаторов двухтрансформаторной подстанции оставшийся в работе после неисправности на другом трансформаторе. Важно при срабатывании схемы автоматики предусмотреть следующую очередность:

- вначале отключают выключатели с низкой стороны силового трансформатора, соединяющий его с секцией шин;

- затем включают межсекционный выключатель.

Если очередность будет нарушена, то создается обходная цепочка через межсекционный выключатель и защита может отключить оба, питающих ГПП, трансформатора.

Описание работы схемы:

Допустим на трансформаторе Т1 произошло К.З. Первая секция шин остается без напряжения, значит измерительный трансформатор напряжения ТV1, получающий питание от первой секции шин, также остается без напряжения. При этом реле напряжения KV1, потеряв питание, отпускает подвижный сердечник, контакт KV1 замкнется по цепочке: фаза А трансформатора TV2, контакт KV1, катушка КТ1; фаза В трансформатора TV2, реле времени получит питание. Отсчитав заданную выдержку времени замкнется контакт КТ1 по цепи:

фаза А трансформатора TV2, контакт КТ1, электромагнит отключится: выключаются YAT Q1, блок – контакт выключателя Q1, фаза В трансформатора TV2. Выключатель Q1 отключается, при этом блок – контакты выключателя Q1 в цепи электромагнита включения межсекционного выключателя Q3 замыкаются, тогда по цепи: фаза А трансформатора TV2, блок – контакты Q1; фаза В трансформатора TV2. Выключатель Q3 включится и первая секция шин получит питание. При этом нужно иметь в виду, что потребители третьей и частично второй категории должны быть отключены.

Схема автоматики электроснабжения изображена на рис.10.1

11.Заземление

Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции применяются следующие меры безопасности: заземление, зануление, защитное отключение, разделительный трансформатор, двойная изоляция, малое напряжение.

Заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Различают следующие виды заземления:

- защитное заземление – предназначено для защиты обслуживающего персонала от опасных напряжений.

- рабочее заземление – заземление, предназначенное для создания нормальных условий работы аппарата. К рабочему заземлению относится заземление нейтралей трансформаторов, генераторов, дугогасительных катушек. Без рабочего заземления аппарат не может выполнять свои функции или нарушается режим работы электрической установки.

Рис.10.1 Схема автоматики электроснабжения:

Электроснабжение горно-обогатительного комбината

При заземлении электроустановок особое внимание необходимо обращать на заземление металлических корпусов передвижных и переносных электроприемников, передвижных установок и механизмов. Это связано с тем, что опасность поражения электрическим током при заземлении на корпус значительно выше, чем в станционных установках. Заземление установок должно выполняться в соответствии с требованиями ПУЭ. В электроустановках с напряжением выше 1 кВ с большими токами короткого замыкания на землю, пробой фазы на корпус и последующее замыкание на землю является однофазным коротким замыканием, от тока которого срабатывает максимальная токовая защита, отключая поврежденный участок. Заземление выполняется при помощи заземлителей, т.е. металлическими проводниками или группой проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей. Заземлители делятся на естественные и искусственные. Под естественными заземлителями подразумевают любые, имеющие достаточную и постоянную поверхность соприкосновения с землей металлические предметы, попутное использование которых для целей заземления не вызывает нарушения их нормальной работы. В качестве искусственных заземлителей обычно применяют вертикально забитые в землю отрезки угловой стали длинной 2,5 – 3 м и горизонтально проложенные стальные полосы, которые служат для связи вертикальных заземлителей. В последнее время стали применяется углубленные прутковые заземлители из круглой стали диаметром 12 – 14 мм и длинной до 5 м, ввертываемые в грунт посредством специального приспособления – электрифицированного ручного заглубления. Благодаря проникновению в глубокие слои грунта с повышенной влажностью снижается удельное сопротивление. Использование углубленных прутковых заземлителей снижают расход металла и затраты труда на работу по устройству заземления.

Список литературы

Липкин Б. Ю. ”Электроснабжение промышленных предприятий и установок”. Высшая школа . 1981 г.

“ Справочник по электроснабжению промышленных предприятий”. Под общей редакцией А. А. Федорова и Г. В. Сербинского. Книга вторая. “Проектно – расчетные сведенья об оборудовании”. Энергия. 1973 г.

Дорошев К. И. “Комплектные распределительные устройства напряжением 6 – 10 кВ”. Энергоиздательство. 1982 г.

“Правила устройств электроустановок”. Издание 6 – е. Энергоатомоиздат.1986 г.

“Справочник по электроснабжению промышленных предприятий ”. Под общей редакцией А. А. Федорова и Г. В. Сербинского. Книга первая. “Проектно – расчетные сведенья об оборудовании”. Энергия. 1973 г.

Коновалов Л. Л. , Рожкова Л. Д. “ Электроснабжение промышленных предприятий и установок ”. Энергоатомоиздат. 1989 г.

“Справочник по электроснабжению и электрооборудованию”. Под общей редакцией А. А. Федорова. Том первый. “Электроснабжение”, “Энергоатомоиздат”. 1986 г.

“Справочник по электроснабжению и электрооборудованию”. Под общей редакцией А. А. Федорова. Том второй. “Электрооборудование”, “Энергоатомоиздат”. 1987 г.